NL8004756A - Inrichting voor het meten van het uitbreiden van een scheur. - Google Patents

Description

Λ ψ- . *

Inrichting voor het meten van het uitbreiden van een scheur.

De uitvinding heeft betrekking op een meet-inrichting van het uitbreiden van een scheur met een belastings-inrichting waarin een monster ingespannen kan worden en een op het monster gerichte optische meetinrichting.

5 Bij het materiaalonderzoek van monsters moet vaak de lengte van scheuren verkregen worden en het uitbreiden van de scheur tijdens een statische belasting of een trillings-belasting van het monster gemeten worden» Voor het verkrijgen van de uitbreiding van de scheur bedient men zich van microscopische 10 meetmethoden. De scheurlengte wordt in bepaalde intervallen respectievelijk bij de trillingsbelasting na een bepaald aantal herhalingen met een microscoop verkregen en gemeten» Deze traditionele meetmethode vergt voor iedere afzonderlijke meting een aanzienlijke tijd en bevordert het ontstaan van meetfouten.

15 Het doel van de uitvinding is een inrichting voor het meten van de uitbreiding van de scheur van het aan het begin genoemde soort die objectief en met een grote nauwkeurigheid telkens de uitbreiding van materiaalscheuren in het monster mogelijk maakt en bovendien zeer snel werkt zodat de afzonderlijke 20 meetwaarden reeds na een korte tijd ter beschikking komen en in het gegeven geval langs elektronische weg verwerkt kunnen worden.

Daartoe heeft volgens de uitvinding de optische meetinrichting een televisiecamera die op een discriminator aangesloten is en die de beeldpunten van het televisiebeeld omzet 25 in binaire impulsen en waarbij de discriminator aangesloten is aan een geheugen dat de binaire impulsen van een televisiebeeld opneemt en waarbij een vergelijkingsinrichting aangébracht is die de inhoud van het geheugen met de binaire impulsen van een erna volgend televisiebeeld vergelijkt.

30 De televisiecamera neemt het oppervlak van 8004756 2 het materiaalmonster op en wekt zo allereerst een volgorde op van analoge beeldsignalen evenals de vereiste synchrone signalen.

In de discriminator worden beeldsignalen en synchronisatiesigna-len gescheiden en het beeldsignaal gedigitaliseerd. De digitale 5 (binaire) beeldsignalen worden volgens regels en punten in het geheugen verzameld. De geheugencapaciteit is voldoende cm voor ieder beeldpunt van het televisiebeeld een impuls op te slaan.

Het in geheugen brengen van het televisiebeeld gebeurt eenmaal in het begin van de proef en steeds dan wanneer in de loop van de 10 proef een scheurmeting plaats moet vinden.

Het bij iedere scheurmeting optredende beeldsignaal wordt aan een ingang van de vergelijkingsinrichting toegevoerd waarvan de tweede ingang met de uitgang van het geheugen verbonden is. In de vergelijkingsinrichting vindt nu een vergelij-15 king plaats tussen de inhoud van de beeldgéheugenplaatsen en de overeenkomstige ogenblikkelijke waarde van het beeldsignaal waarbij het nieuwe beeld in het beeldgeheugen afgelegd wordt. Treden er bij het vergelijken geen verschillen op dan volgt een neen-impuls. Treden er echter verschillen op tussen de inhoud van het geheugen 20 en het televisiebeeld dat op een vrij te kiezen tijdstip opgenomen is dan volgt een ja-impuls, dat wil zeggen dat er een uitbreiding s van de vermoeidheidscheur plaatsgevonden heeft. Op deze wijze kan zeer snel en betrouwbaar verkregen worden of sedert de laatste meting een scheur ontstaan is of een reeds aanwezige scheur zich 25 uitgebreid heeft.

Zijn er op het oppervlak van het monster storende optische verschijnselen, bijvoorbeeld krassen, aanwezig die door de televisiecamera opgenomen worden maar echter niet een scheur voorstellen dan worden deze door de meetinrichting van het 30 uitbreiden van de scheur niet gewaardeerd en door de vergelijkingsinrichting niet waargenomen daar zij in het televisiebeeld dat zich in het geheugen bevindt en ook in het later opgencmen televisiebeeld identiek opgenomen zijn. De scheuruitbreidingsmeting steunt op het herkennen van de scheurflanken (scheurcmtrek) die het licht 35 van de monsterbelichting anders dan de scheur omgeving reflecteren.

8004756 3

Ofschoon alnaargelang de reflectiehoek en sterkte van het licht buiten donker en helder verschillende grijze kleuren in het televisiebeeld optreden wordt, daar de grijze kleuren niet belangwekkend zijn, een binaire omzetting in zuiver zwart en wit uitgevoerd.

5 Om een kwantitatieve aanwijzing over het uit breiden van de scheur te verkrijgen wordt volgens een doeltreffende verdere uitvoering van de uitvinding het aantal van de niet overeenstemmende binaire impulsen van de vergeleken televisiebeelden geteld en aangegeven„ Men verkrijgt daarbij binnen de kortste 10 tijd een betrouwbare aanwijzing over de vergroting van de scheur vanaf het tijdstip van de laatste meting.

Voor het verkrijgen van een hoge oplossing van het televisiebeeld voor het waarderen van de fijnste scheuren wordt voor de televisiecamera een microscoopkopvoorzetstuk aan-15 gebracht. Zo kan bijvoorbeeld bij een honderdvoudige vergroting en een meetveldgrootte van 300^,u een oplossing van 2,5 ju verkregen worden wanneer het televisiebeeld 120 meetregels vertoont of een oplossing van 1,25^u wanneer het televisiebeeld 240 meetregels vertoont.

20 Bij voorkeur loopt de regelrichting van de televisiecamera rechthoekig op de richting van de scheur en vindt de vergelijking van de televisiebeelden plaats door een tegenover elkaar stellen volgens regels. De verlenging van de scheur kan dus kwantitatief aan de hand van het aantal beeldregels bepaald 25 worden waarbij ten opzichte van de laatste meting een verandering van de beeldinhoud plaatsgevonden heeft. Deze beeldregels kunnen geteld worden.

Op doeltreffende wijze is de televisiecamera op een slede aangebracht die in drie rechthoekig ten opzichte van 30 elkaar lopende vlakken geregeld te bewegen is. De regeling van de slede kan afhankelijk van de gemeten scheuruitbreiding plaatsvinden. Daardoor wordt verzekerd dat steeds dat deel van het monster in het televisiebeeld verschijnt dat voor de meting belangwekkend is respectievelijk waarin de verlenging van de scheur plaatsvindt.

35 8004756 4

NadertÖe scheur bijvoorbeeld de linker rand van het televisiebeeld dan wordt de camera over een bepaald bedrag naar rechts gereden. Breidt de scheur zich in de loop van de proef uit dan wordt de camera evenwijdig aan het monster in de scheuruitbrei-5 dingsrichting nauwkeurig over een bepaald bedrag nagestuurd. Het dieptescherptegebied wordt met behulp van een opnemer constant gehouden.

De belasting van het scheuruitbreidingsmon-ster wordt zodanig geregeld dat de belasting van het monster tij-10 dens de opname van het verdere televisiebeeld kortstondig dezelfde blijft. Daarmee wordt verzekerd dat de metingen niet door trillings-bewegingen van het monster vervalst worden. Daar de meting slechts zeer korte tijd (maximaal 40 ms) vereist is voor de meting slechts een zeer korte stilstand nodig.

15 De uitvinding zal aan de hand van de teke ning in het volgende worden toegelicht.

In de tekening is een vereenvoudigde blokscha-keling van de meetinrichting voor het uitbreiden van een scheur voorgesteld. In de met 10 aangegeven belastingsinrichting is een 20 monster zelf vertikaal ingespannen. De belastingsinrichting 10 heeft aan zijn benedeneinde een beproevingscilinder 11 die trek-, druk-of trillingsbelastingen in het monster opwekt. Aan de bovenste inspanning van het monster is een krachtmeetdoos 12 voor de belas-tingsmeting aangebracht. De krachtmeetdoos 12 is met een ingang van 25 een regelversterker 13 verbonden waarvan het uitgangssignaal het ventiel van de beproevingscilinder 11 regelt. Aan de andere ingang van de regelversterker 13 liggen het uitgangssignaal van een functie-generator 14 voor het vooruit geven van de instelwaarde evenals het besturingssignaal van de regeling van de afloop van de meet-30 cyclus 15.

Op een deel van de oppervlakte van het monster 11 is het microscoopkopvoorzetstuk 16 van de televisiecamera 17 gericht. De televisiecamera 17 neemt dus een beeld van het betreffende deelgebied van het monster 11 op en levert dit tezamen met de 35 synchronisatiesignalen aan de discriminator 18. De discriminator 18 8004756 5 levert de beeld- en synchronisatiesignalen aan een controle-inrichting 19 waarop het opgenomen televisiebeeld zichtbaar gemaakt wordt. Bovendien bevat de discriminator 18 een inrichting voor het opwekken van een meetraster op de controle-inrichting 19. 5 Dit meetraster, dat uit horizontale en vertikale stroken bestaat vergemakkelijkt het inrichtén van de televisiecamera met betrekking tot het op te nemen oppervlaktegebied van het monster.

De discriminator 18 scheidt verder de beeld-impulsen van de synchronisatie-impulsen van de televisiecamera 17 10 en digitaliseert met behulp van een drempelwaardeschakeling de beeldimpulsen zodat bij de beeldimpulsen slechts een onderscheid gemaakt wordt tussen zwart en wit. Deze binaire beeldimpulsen die aan de uitgang 20 van de discriminator 18 optreden worden toegevoerd aan het geheugen 21 en de vergelijkingsinrichting 22.

15 Het geheugen 21 heeft bij 120 meeteenheden een minimale geheugencapaciteit van 10 K en is daarmee in staat alle beeldpunten van het televisiebeeld op te nemen.

Het geheugen 21 houdt dus het laatst opgenomen televisiebeeld vast. In de vergelijkingsinrichting 22 wordt 20 het in het geheugen 21 opgenomen televisiebeeld vergeleken met het eerstvolgende televisiebeeld om vast te stellen of beide televisiebeelden identiek zijn of niet. Daar de regelrichting van de televisiecamera 17 rechthoekig op de richting van een scheur in het monster 11 gericht is kan in de vergelijkingsinrichting 22 25 de vergelijking van de beide televisiebeelden door het volgens regels tegenover elkaar staan plaatsvinden. Komen twee regels niet overeen dan is de scheur in deze regels uitgebreid. De uitgang van de vergelijking is met een microprocessor 23 voor de functie- regeling en de informatiewaardering verbonden waarbij de uitgang is 30 hiervan aan een informatie-afgifte-inrichting 24 aangesloten De microprocessor 23 bevat een teller die die regels telt waarbij geen samenvallen tussen beide televisiebeelden bestaat. De teller-stand van deze teller geeft dus het uitbreiden van de scheur aan vanaf de laatste meting. De informatie-afgifte kan door middel 35 van een drukinrichting plaatsvinden waarbij de scheurlengte, het 8004756 6 aantal proefherhalingen, de scheursnelheid, het meettermijnnummer, de uurtijd enz. opgetékend worden.

De microprocessor 23 stelt daaren-boven vast of de scheur een van de randen van het televisiebeeld nadert en 5 regelt afhankelijk hiervan de motoraandrijving 24 voor de positieregeling van de televisiecamera 17 met het microscoopvoorzetstuk 16. Met het microscoopkopvoorzetstuk 16 is een afstandsopnemer 25 gekoppeld die de afstand van het microscoopkopvoorzetstuk 16 ten opzichte van het monster 11 meet en deze waarde toevoert aan de 10 motoraandrijving 24. Deze werkelijke waarde wordt met de door de microprocessor -23 geleverde instelwaarde vergeleken en afhankelijk van de regelafwijking wordt een slede, waarop de televisiecamera 17 met het microscoopvoorzetstuk 16 en de afstandsmeetopne-mer 25 bevestigd is, geregeld. De (niet voorgestelde) slede is 15 volgens drie rechthoekig ten opzichte van elkaar lopende vlakken verrijdbaar.

De microprocessor 23 regelt verder de afloop-regeling 15 van de meetcyclus en via deze regel- en beeldsynchronisatie 26 voor de televisiecamera 17 op zodanige wijze dat de opname van 20 een televisiebeeld steeds slechts dan plaatsvindt wanneer de belasting aan het monster kortstondig dezelfde blijft.

Het periodiek perhalen van de regels en beeldsynchronisatie 26, de afloopregeling 15 van de meetcyclus, van de discriminator 18, het geheugen 21 en de microprocessor 23 vindt 25 plaats via een klok 27. Hierbij gaat het om een kwartsoscillator.

8004756

Claims (10)

1. Uitbreidingsmeetinrichting met een belas-tingsinrichting waarin een monster ingespannen kan worden en een op het monster gerichte optische meetinrichting, met het kenmerk, 5 dat de optische meetinrichting een televisiecamera (17) bezit die aan een discriminator (18) aangesloten is en die de beeldpunten van het televisiebeeld in binaire impulsen omzet, waarbij de discriminator (18) aangesloten is aan een geheugen (21) dat de binaire pulsen van een televisiebeeld opneemt en waarbij een vergelijkings-10 inrichting (22) aanwezig is die de inhoud van het geheugen (21) met de binaire impulsen van een emavolgend televisiebeeld vergelijkt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aantal van de niet overeenstemmende binaire impulsen van de vergeleken televisiebeelden geteld en 15 aangegeven wordt.

3. Inrichting volgens een van de conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat voor de televisiecamera (17) een microscoopkopvoorzetstuk (16) geschakeld is.

4. Inrichting volgens een van de conclusies 20 1-3, met het kenmerk, dat de regelrichting van de televisiecamera (17) rechthoekig op de richting van de scheur loopt en dat de vergelijking van de televisiebeelden door het volgens regels tegenover elkaar zetten plaatsvindt.

5. Inrichting volgens een van de conclusies 25 1-4, met het kenmerk, dat de discriminator (18) zodanig uit gevoerd is dat hij een met de beeldcoordinaten evenwijdig meetroos-ter opwekt.

6. Inrichting volgens een van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de televisiecamera (17) op een slede 30 aangebracht is die in drie rechthoekig ten opzichte van elkaar lopende vlakken geregeld bewogen kan worden.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat regeling van de slede afhankelijk van de gemeten scheuruitbreiding plaatsvindt.

8. Inrichting volgens een van de voorgaande 8004756 conclusies, met het kenmerk, dat de belastingsinrichting (10) zodanig geregeld wordt dat de belasting vein het monster (11) plaatsvindt volgens tijdintervallen en waarbij de opnamen van de verdere televisiebeelden telkens in de intervalpauzen plaatsvindt. 5

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een klok (27) aangebracht is die de regel- en beeldsynchronisatie van de televisiecamera (17), de geheugenvoeding en de geheugenafgifte, een vergelijkingsinrich-ting (20) evenals in het gegeven geval een afloopregeling van de 10 meetcyclus (15) bestuurt.

10. Inrichting in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 8004756